自年世界上第一臺(tái)半導(dǎo)體激光器發(fā)明問(wèn)世以來(lái)，半導(dǎo)體激光器發(fā)生了巨大的變化，極大地推動(dòng)了其他科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，被認(rèn)為是二十世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一，近十幾年來(lái)，半導(dǎo)體激光器的發(fā)展更為迅速，已成為世界上發(fā)展最快的一門激光技術(shù)。半導(dǎo)體激光器從最初的低溫(77K)下運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)展到室溫下連續(xù)工作，由小功率型向高功率型轉(zhuǎn)變，輸出功率由幾mW提高到kW級(jí)(陣列器件)。激光器的結(jié)構(gòu)從同質(zhì)結(jié)發(fā)展成單異質(zhì)結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)、量子阱(單、多量子阱)等270余種形式。制作方法從擴(kuò)散法發(fā)展到液相外延(LPE)、氣相外延(VPE)、分子束外延(MBE)、金屬有機(jī)化合物氣相淀積(MOCVB)、化學(xué)束外延(CBE)以及它們的各種結(jié)合型等多種工藝。半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用覆蓋了整個(gè)光電子學(xué)領(lǐng)域，已成為當(dāng)今光電子科學(xué)的核心技術(shù)。

　　由于半導(dǎo)體激光器的體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸入能量低、壽命較長(zhǎng)、易于調(diào)制及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，使得它目前在軍事領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛，它作為一種很有潛力的光源，已受到各國(guó)軍方的高度重視。以美國(guó)為例，美國(guó)國(guó)防部、宇航局、各軍兵種以及國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等20多個(gè)部門都在為武器裝備研制高功率半導(dǎo)體激光器，使得美國(guó)在這一領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。隨著新型半導(dǎo)體材料不斷涌現(xiàn)、半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)的不斷完善和半導(dǎo)體激光器應(yīng)用的日益開(kāi)拓，半導(dǎo)體激光器研究也取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。20世紀(jì)80年代開(kāi)展了半導(dǎo)體激光器陣列的研究，最初主要集中在鎖相陣列上，以求獲得窄的衍射極限光束。這個(gè)工作一直到共振漏波耦合陣列出現(xiàn)才取得突破性進(jìn)展。

　　后來(lái)大功率半導(dǎo)體激光陣列成為目前應(yīng)用范圍最廣泛的陣列器件。半導(dǎo)體激光列陣以激光條為基本單元，由于輸出功率大、工作電流大、損耗熱大，所以在器件優(yōu)化上有一定的技術(shù)難點(diǎn)，要兼顧波長(zhǎng)、發(fā)散角、閾值、效率等參數(shù)，因激光條與單元器件的管芯不同，它要求高均勻性、大面積，低缺陷密度的外延材料生長(zhǎng)技術(shù)。根據(jù)量子阱激光器理論，通過(guò)對(duì)激光器的材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)來(lái)滿足閾值、波長(zhǎng)、效率、發(fā)散角的要求，通過(guò)采用橫向隔離技術(shù)來(lái)解決發(fā)光單元之間的干擾近年來(lái)，高功率半導(dǎo)體激光器陣列器件也得到了飛速的發(fā)展，已推出產(chǎn)品有連續(xù)輸出功率5W、10W、15W、20W 和30W的激光器陣列。脈沖工作的激光器，峰值輸出功率50W、120W、1500W和4800W的陣列也已經(jīng)商品化。一個(gè)4.5cm×9cm的二維陣列，其峰值輸出功率為350KW的二維陣列問(wèn)世。

　　美國(guó)是半導(dǎo)體激光器泵浦技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用較早、進(jìn)展最快的國(guó)家。日本、英國(guó)和德國(guó)的西門子公司早在1988-1989年就提供了高功率半導(dǎo)體激光器系列產(chǎn)品用作泵浦光源，目前國(guó)外用半導(dǎo)體激光器疊層陣列泵浦Nd;YAG激光器，輸出功率達(dá)到1000W，預(yù)示著在軍事裝備領(lǐng)域應(yīng)用的半導(dǎo)體激光技術(shù)將產(chǎn)生巨大變革。

　　半導(dǎo)體激光雷達(dá)

　　早在70年代，半導(dǎo)體激光雷達(dá)采用合作目標(biāo)探測(cè)，就已用于艦船入港時(shí)避障和防撞，空間會(huì)合和高速或超高速干道上車輛的測(cè)距。例如美國(guó)國(guó)際電話公司在1967 年就研制出了第一代用于飛船交會(huì)制導(dǎo)的GaAs 掃描激光雷達(dá)，1977年研制出了第二代，作用距離90km，這種飛船載雷達(dá)機(jī)動(dòng)性好，總重量為18kg。半導(dǎo)體激光雷達(dá)已用于衛(wèi)星對(duì)接系統(tǒng)，該雷達(dá)系統(tǒng)由幾個(gè)子系統(tǒng)組成，一部分安裝在第一衛(wèi)星上，另一部分安裝在第二個(gè)衛(wèi)星上。此外，在1977年之前美國(guó)就開(kāi)發(fā)出了一種便攜式GaAs激光雷達(dá)，它用GaAs激光器照明。進(jìn)入80年代以后，非合作目標(biāo)探測(cè)的半導(dǎo)體激光雷達(dá)發(fā)展起來(lái)并用于航天飛機(jī)回收衛(wèi)星時(shí)的精確定位等。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，半導(dǎo)體激光雷達(dá)曾用于直升機(jī)在甲板上的起降控制和防止直升機(jī)夜間飛行中與沙丘碰撞。研制這種半導(dǎo)體激光雷達(dá)有美國(guó)Laser Technology和Laser Atlata等公司。此外，美國(guó)的休斯公司、Schwatz公司、Sparta公司、洛雷爾系統(tǒng)公司以及法國(guó)的湯姆遜公司等在80年代末至90年代初還分別研制出半導(dǎo)體激光成像雷達(dá)，用于戰(zhàn)場(chǎng)偵察、低空飛行器下視和防撞以及主動(dòng)激光制導(dǎo)等。半導(dǎo)體激光雷達(dá)已成功地用于常規(guī)兵器。

 　　美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室受到高功率半導(dǎo)體激光器發(fā)展的推動(dòng)，研制了一種125mW半導(dǎo)體激光的測(cè)距、成像激光雷達(dá)。它能夠以4次/s 的速度更新圖像，相當(dāng)清晰地區(qū)分裝甲車的類型和人、車之間距離，可用為常規(guī)兵器自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別和瞄準(zhǔn)修正系統(tǒng)的組成部分，也可作為機(jī)器人的視覺(jué)系統(tǒng)以及自主飛行器的控制系統(tǒng)。新型半導(dǎo)體激光雷達(dá)除了具備上述半導(dǎo)體激光雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)外，還具備以下特性;(1)與被動(dòng)探測(cè)(紅外系統(tǒng))相結(jié)合;(2)多種成像功能，包括強(qiáng)度成像、距離成像和速度成像;(3)具有先進(jìn)的實(shí)時(shí)圖像處理功能，包括各種成像的綜合、圖像跟蹤和目標(biāo)的自動(dòng)識(shí)別等。美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，研制了一種125mW半導(dǎo)體激光的測(cè)距、成像激光雷達(dá)，它能夠以每秒4次的速度更新圖像，相當(dāng)清晰地區(qū)分裝甲車的類型和人、車之間距離，可作為常規(guī)兵器自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別和瞄準(zhǔn)修正系統(tǒng)的組成部分，也可作為機(jī)器人的視覺(jué)系統(tǒng)以及自主飛行器的控制系統(tǒng)，半導(dǎo)體激光雷達(dá)體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、測(cè)速精度高，它是繼1.06μm 固體激光裝置以后，第二個(gè)率先在實(shí)踐中應(yīng)用的光電武器。隨著高重復(fù)頻率高功率半導(dǎo)體二極管陣列激光器的實(shí)用化，又出現(xiàn)了24通道實(shí)時(shí)成像二極管陣列激光成像，對(duì)目標(biāo)的最大測(cè)程為500m，幀頻為3Hz，具有偽彩色和灰度反射強(qiáng)度圖像的實(shí)時(shí)顯示以及實(shí)時(shí)目標(biāo)分類和瞄準(zhǔn)點(diǎn)確定等功能。非掃描成像半導(dǎo)體激光雷達(dá)能同時(shí)進(jìn)行被動(dòng)強(qiáng)度成像(即不用激光照射時(shí)的成像)和主動(dòng)強(qiáng)度成像(即主動(dòng)照明時(shí)的成像)，還可進(jìn)行強(qiáng)度成像和速度成像。而且由于焦平面陣列器件的采用使各種成像的速率都非常高。這就為先進(jìn)的實(shí)時(shí)圖像處理提供了先決條件，這也是掃描半導(dǎo)體激光雷達(dá)所達(dá)不到的。

　　半導(dǎo)體激光測(cè)距二極管

　　激光測(cè)距儀開(kāi)發(fā)較早，小于1km測(cè)量距離的商用測(cè)距儀已達(dá)到實(shí)用水平，用于測(cè)距報(bào)警系統(tǒng)、航海浮標(biāo)測(cè)距、集裝箱檢查等。GaAs激光測(cè)距儀以數(shù)千次/s 的脈沖重復(fù)頻率工作，在距離幾公里內(nèi)精度可達(dá)幾厘米。80年代，美國(guó)科頓公司的M931 型半導(dǎo)體激光測(cè)距夜視儀，將單目夜視裝置和GaAs半導(dǎo)體激光器集為一體，測(cè)程超過(guò)1km ，重量1.3kg 。美國(guó)國(guó)際激光系統(tǒng)公司GR500 型激光測(cè)距機(jī)，采用GaAs 激光器，重復(fù)頻率為2kHz ，脈寬40nS ，發(fā)散角5 ～50mrad ，測(cè)3230m ，重量10kg 。美國(guó)輕型反坦克武器激光測(cè)距機(jī)采用GaAs激光器，輸出功率40W ，寬70ns , 發(fā)射角10 mrad ，重復(fù)頻5 .7kHz ，測(cè)距大于500m 。隨著半導(dǎo)體激光泵浦固體激光器的發(fā)展，美國(guó)麥道公司已將它引入軍事市場(chǎng)，1990 年初開(kāi)始在F / A -18 戰(zhàn)斗機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，1991 年春季投入生產(chǎn)。用氣冷的激光二極管泵浦Nd;YAG ，輸出波長(zhǎng)為1.064μm或532nm ，脈沖能量達(dá)200mJ ，工作溫度-35 ℃～+60 ℃，該裝置的重量為4 .5kg - 5 .7 kg。

　　半導(dǎo)體激光制導(dǎo)跟蹤

　　半導(dǎo)體激光制導(dǎo)跟蹤激光制導(dǎo)跟蹤在軍事上具有十分廣泛的應(yīng)用，一種方法是光纖制導(dǎo)通過(guò)一根放出的光纖把傳感器的信息傳送到導(dǎo)彈控制器，觀察所顯示的圖像并通過(guò)同一光纖往回發(fā)送控制指令，以達(dá)到控制操縱導(dǎo)彈的目的。

　　最近，美國(guó)陸軍航空與導(dǎo)彈司令部正在研制射程為15km的增強(qiáng)型光纖制導(dǎo)導(dǎo)彈和可在100km以上遠(yuǎn)距離實(shí)施精確打擊的遠(yuǎn)程光纖制導(dǎo)導(dǎo)彈。激光制導(dǎo)的另一種方法是駕束制導(dǎo)，又稱激光波束制導(dǎo)。從制導(dǎo)站的激光發(fā)射系統(tǒng)按一定規(guī)律向空間發(fā)射經(jīng)編碼調(diào)制的激光束，且光束中心線對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。在波束中飛行的導(dǎo)彈，當(dāng)其位置偏離波束中心時(shí)，裝在導(dǎo)彈尾部的激光接收器探測(cè)到激光信號(hào)，經(jīng)信息處理后，彈上解算裝置計(jì)算出彈體偏離中心線的大小和方向，形成控制信號(hào)。再通過(guò)自動(dòng)駕駛儀操縱導(dǎo)彈相應(yīng)的機(jī)構(gòu)，使其沿著波束中心飛行，直至摧毀目標(biāo)為止，激光駕束制導(dǎo)可用于地-空，空-空，地-地導(dǎo)彈等多種類型的導(dǎo)彈制導(dǎo)，瑞典RBS-700地-空導(dǎo)彈是世界上第一個(gè)激光駕束制導(dǎo)武器系統(tǒng)，1967年開(kāi)始研制，1975年投入生產(chǎn)，1976年裝備部隊(duì)。該彈采用GaAs激光器，導(dǎo)彈射程5km(即半導(dǎo)體激光器作用距離)，射高3km，激光器與導(dǎo)彈射程完全匹配。改進(jìn)后的第二代武器系統(tǒng)，射程可增加到6.5km，射高4.5km，增加了紅外夜視裝置，可在10km 處發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。美軍從1981年開(kāi)始研制利用半導(dǎo)體激光器制導(dǎo)的導(dǎo)彈，已用于TOW 反坦克導(dǎo)彈、FOG-M導(dǎo)彈。

　　半導(dǎo)體激光瞄準(zhǔn)和告警瞄準(zhǔn)

　　半導(dǎo)體激光瞄準(zhǔn)和告警瞄準(zhǔn)具有兩類。一類以發(fā)射紅外激光的GaAs激光器為基礎(chǔ)，士兵須佩戴夜視鏡才能看到目標(biāo)上的激光光斑，以解決夜間士兵的瞄準(zhǔn)射擊問(wèn)題。另一類激光瞄準(zhǔn)具是以發(fā)射紅色激光和可見(jiàn)光的半導(dǎo)體激光器為基礎(chǔ)。美國(guó)激光裝置公司在80年代推出的FA-4型激光瞄準(zhǔn)具，重量?jī)H99g，長(zhǎng)11.4cm，該瞄準(zhǔn)具可裝在手槍上。

　　在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)部隊(duì)已將激光瞄準(zhǔn)具和激光告警同時(shí)用于直升飛機(jī)的駕駛上。另外，美國(guó)已將供地面使用的激光二極管瞄準(zhǔn)具裝在直升機(jī)機(jī)槍上，并配用夜視眼鏡，以提高這些武器的效能。在半導(dǎo)體二極管陣列型激光告警系統(tǒng)中，借鑒雷達(dá)對(duì)抗信號(hào)分選原理，采用微處理器，能夠?qū)崿F(xiàn)多激光威脅源的信號(hào)處理。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)部隊(duì)已將激光瞄準(zhǔn)具和激光告警同時(shí)用于直升機(jī)的駕駛上，由于在沙漠中反差變化小，不利于低空飛行，為駕駛員提供快速的定位裝置，是在起落架中增設(shè)了兩個(gè)脈沖激光二極管瞄準(zhǔn)燈，駕駛員使用的夜視裝置可以看到激光的反射，給駕駛員提供距沙丘300～600m 的明確標(biāo)示，足以使駕駛員采取規(guī)避動(dòng)作，安全地通過(guò)任何凸起地形，為滿足不同波長(zhǎng)激光和可調(diào)諧激光器的探測(cè)要求，激光告警的工作波段不斷拓展，角分辨率也不斷提高，研制的雙波段型復(fù)蓋的波段可從0.45～1.65μm，這種設(shè)備已在“豹”型坦克上作了實(shí)驗(yàn)，并于1988年在直升機(jī)上進(jìn)行雙波段設(shè)備的實(shí)驗(yàn)，美國(guó)研制的AN/AVR-2A告警器具有附加的RS-422接口，可在直升機(jī)上配用不同顯示器，也可通過(guò)接口卡，方便地與先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)紅外對(duì)抗(ATRCM)和先進(jìn)技術(shù)雷達(dá)干擾機(jī)(ATRJ)等對(duì)抗系統(tǒng)相組合，它用來(lái)裝備阿帕奇AH-64直升機(jī)和英軍的新型攻擊直升機(jī)，并在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)和最近的伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中使用。

　　半導(dǎo)體激光引信

　　半導(dǎo)體激光引信半導(dǎo)體激光器是唯一能用于彈上引信的激光器，激光近炸引信可以準(zhǔn)確地確定起爆點(diǎn)，使彈頭適時(shí)起爆，激光發(fā)射裝置與接收裝置均置于彈的頭部，當(dāng)彈丸接近目標(biāo)到最佳炸點(diǎn)時(shí)，反射激光信號(hào)強(qiáng)度就達(dá)到一定程度，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行起爆任務(wù)，保險(xiǎn)和自炸機(jī)構(gòu)是引信獨(dú)有的，炸彈一旦未捕獲或失丟目標(biāo)以及引信失靈后，自炸機(jī)構(gòu)可以引爆彈丸自毀。根據(jù)功能分類，近炸引信可分為光學(xué)引信和磁引信以及其它引信(復(fù)合引信與指令引信)。光學(xué)引信又包括紅外引信(被動(dòng)式)和激光引信(主動(dòng)式)。

 　　激光引信是通過(guò)輻射的激光光束(近紅外線)，探測(cè)物質(zhì)反射回來(lái)的光而工作的一種引信。70年代美國(guó)就出現(xiàn)了2.75in 的火箭彈用激光引信、“獵鷹”導(dǎo)彈和“小槲樹(shù)”導(dǎo)彈用激光引信、AIM-9L“響尾蛇”導(dǎo)彈用DSU-15/B型激光引信。1977年英國(guó)研制了一種帶有GaAs激光二極管的對(duì)空導(dǎo)彈近炸引信。1980年以來(lái)，美國(guó)AGM-88A型高速反雷達(dá)導(dǎo)彈、美國(guó)和瑞士聯(lián)合研制的ADATS防空—反坦克導(dǎo)彈、美國(guó)M16A步槍發(fā)射的槍榴彈，以及瑞典RDS-70導(dǎo)彈、法國(guó)“馬特拉”導(dǎo)彈都采用了半導(dǎo)體激光引信。目前，美國(guó)麥道公司還開(kāi)發(fā)了一種通過(guò)光纖把激光二極管的激光能量與武器連為一體的利用激光能量觸發(fā)武器起爆的裝置。這種微型激光起爆混合組件把二只激光二極管裝在2×1×0.23in3的混合電路管殼內(nèi)，重量?jī)H22g。選用的激光二極管為窄光束大功率器件，額定功率5W，脈寬10ns，光纖直徑125μm，典型武器起爆要求功率最小為250mW，典型設(shè)計(jì)額定為400mW，例行試驗(yàn)壽命大于200萬(wàn)個(gè)脈沖。

　　半導(dǎo)體激光武器模擬

　　半導(dǎo)體激光武器模擬激光模擬主要是以半導(dǎo)體激光為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的新型軍訓(xùn)、演習(xí)技術(shù)。通過(guò)調(diào)節(jié)激光射束、周期和范圍以達(dá)到模擬任何武器特征的目的。用對(duì)眼睛安全的激光器作為戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的基礎(chǔ)，最初叫做激光交戰(zhàn)系統(tǒng)(LES)。該系統(tǒng)研制始于1973年秋，至1975年其可行性得到了證實(shí)。次年引進(jìn)微處理機(jī)技術(shù)，于是LES.發(fā)展成為多功能激光交戰(zhàn)系統(tǒng)(MILES)。同年，賽羅克斯電光系統(tǒng)公司接受了全套MILES。工程的研制合同，向陸軍提供8萬(wàn)多套裝備，用于地面作戰(zhàn)模擬。此外該公司還研制了空對(duì)地作戰(zhàn)系統(tǒng)以及MILES空防樣機(jī)?，F(xiàn)在全世界有美、英、瑞典三國(guó)出售MILES系統(tǒng)。北約國(guó)家、以色列、阿根廷、俄羅斯、中國(guó)都在開(kāi)發(fā)。該系統(tǒng)將是LD 和PD 的巨大市場(chǎng)。

　　軍用光纖陀螺光纖陀螺技術(shù)

　　是軍用光纖領(lǐng)域中用途最廣，對(duì)目標(biāo)監(jiān)視和測(cè)量方面不可缺少的技術(shù)手段。光纖陀螺儀由于其精度高、質(zhì)量輕、可靠性優(yōu)于機(jī)械陀螺和激光陀螺，在軍用民用光纖通信、光纖制導(dǎo)導(dǎo)彈、制導(dǎo)魚雷、發(fā)射遙控飛行器和布雷等方面不可缺少，其中聲響用于反潛武器，旋轉(zhuǎn)用于改善戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈和飛機(jī)的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，以加強(qiáng)地面或空中發(fā)射的巡航導(dǎo)彈及空-地、地-空導(dǎo)彈的性能。目前，美國(guó)、日本和德國(guó)等已有40 多個(gè)實(shí)驗(yàn)室專門從事光纖陀螺的研究工作，第一代光纖陀螺儀早已投入生產(chǎn)，少數(shù)產(chǎn)品已投入實(shí)戰(zhàn)演習(xí)和裝備部隊(duì)。

　　除上述之外，半導(dǎo)體激光器還在制作光纖傳感器液晶光閥和激光二極管原子鐘等方面，也有廣泛的軍事應(yīng)用前景。經(jīng)過(guò)近幾年來(lái)的開(kāi)發(fā)，我國(guó)高功率半導(dǎo)體激光器的研制和生產(chǎn)技術(shù)已有了一些基礎(chǔ)和實(shí)力，但與國(guó)際迅猛發(fā)展的勢(shì)頭相比，我們還有一定的差距。要開(kāi)發(fā)實(shí)用化的高功率半導(dǎo)體激光器，趕上國(guó)際先進(jìn)水平，仍需要作出很大的努力。